Spectrometer Mössbauer

Content
1. Ki sa ki se spèktroskopi Mössbauer?
    1.1 Dekouvèt espektromèt Mössbauer
    1.2 Efè Mössbauer
    1.3 Prensip k ap travay nan espektromèt Mössbauer
2. Karakteristik nan espektromèt Mössbauer
    2.1 Avantaj espektwomèt Mössbauer
    2.2 Dezavantaj espektwomèt Mössbauer
3. Mössbauer espektroskopi eksperyans
4. Ki jan yo achte espektroskopi Mössbauer?

Mössbauer espektwomèt se yon enstriman ki itilize pou detèmine efè absòpsyon sonorite γ-reyon ki soti nan sibstans ki sou yo.

Mossbauer espektwomèt gen rasin li nan fizik nikleyè men li byen entegre nan anpil domèn teknik tankou chimi, fizik eta solid, metaliji, jewoloji, syans materyèl, akeyoloji, ak syans anviwònman an. Li ka itilize pou etidye materyèl amorphe, sifas solid ak kataliz chimik, mineraloji, estrikti chimik, ak lyezon chimik, dinamik lasi ak tranzisyon faz, materyèl mayetik ak etid jaden ultra-amann, domaj radyasyon ak piki ion, metal ak alyaj, elèktron. polarizasyon, defo lasi, elatriye. An jeneral, li ka jwenn nan prèske tout domèn syantifik kote mikrostruktur matyè a kounye a etidye.

An 1958, RL Mossbaure, yon jèn fizisyen Alman, te dekouvri Efè Mössbauer pandan y ap travay sou absòpsyon sonan nan reyon Y ki soti nan nwayo atomik Ir a.

Mossbauer efè se aktyèlman yon fenomèn absòpsyon sonorite Y-ray san rkul. An 1961, Mössbauer te bay Pri Nobèl Fizik pou fenomèn sa a.

Kounye a, yo jwenn 42 eleman chimik (eksepte eleman pòs-iranyòm) ki gen efè Mössbauer, e yo jwenn plis pase 100 tranzisyon nikleyè ki gen plis pase 80 izotòp. Sepandan, pa gen okenn eleman chimik ki bay Mössbauer ki pi lejè pase potasyòm yo te jwenn.

Efè Mössbauer se fenomèn nan emisyon y-ray ak absòpsyon sonorite nan yon nwayo atomik san rekouvèr, ki vle di ke foton y-ray ki emèt pa yon nwayo eksite yo absòbe yon lòt nwayo atomik nan menm eleman nan eta tè a ak sote nan eta a eksite. .

Se efè Doppler la itilize pou modile enèji foton Y-ray lè w ajiste vitès relatif ant sous reyon y ak absòbe a pou lakòz absòpsyon sonan. Yo rele koub varyasyon ant esteyometri foton Yy-ray ak vitès Doppler (ki reprezante enèji foton Y-ray) apre yo fin pase nan absòbe a. Mussburger spectre.

Estrikti nan la Mössbauer espektwomèt sitou konsiste de yon sous radyo-aktif, yon inite kondwi, yon anplifikatè, yon detektè γ-ray, ak yon aparèy anrejistreman done. Nan transmisyon Mössbauer spectre, pik absòpsyon yo envèse paske pousantaj konte transmisyon an minimize lè absòpsyon an rezone. Pou kèk spectre senp, se sèlman analiz kalitatif ki nesesè pou jwenn enfòmasyon ki gen anpil valè, pandan ke pou spectre konplèks, li nesesè anfòm yo nan pik yo fann ak Lè sa a, konpare yo ak liy espèk teyorik yo jwenn enfòmasyon itil.

A sous radyo-aktif se yon sous ki bay reyon gama ak enèji espesifik epi li chwazi depann sou echantiyon an (absòbe). Sous Musburger komen yo se 57Co, 119Sn, ak 121Sb. Nwayo Musburger yo pa distribye inifòmman epi yo sitou konsantre nan nimewo atomik 50-80 yo. Nwayo Musburger ki pi lejè a se 40K.

Se aparèy kondwi a itilize pou reyalize mouvman sous radyasyon an, konsa tankou modile frekans oswa enèji selon efè Doppler.

Detektè yo itilize pou detekte reyon γ yo transmèt. Pifò nan reyon γ ki gaye nan sous Musburger yo pa monochromatik, kidonk yon detektè apwopriye bezwen yo dwe chwazi. Enèji γ-ray soti nan Nwayo Mössbauer se jeneralman nan seri a nan 10-100 keV, se konsa kontè rapò pozitif, NaI (TI) detektè scintillation, ak detektè semi-conducteurs ka itilize.

a. Senplisite nan ekipman ak mezi.

b. Disponibilite nan yon pakèt enfòmasyon fizik ak chimik ansanm.

c. Segondè rezolisyon ak sansiblite.

d. Ki pa destriktif echantiyon an.

e. Se sèlman nwayo espesifik ki gen absòpsyon sonorite, ak efè a Mössbauer pa entèfere ak lòt eleman.

f. Efè Mössbauer se jeneralman enfliyanse pa anviwònman an ekstranikleyè nan 2 nm, ki fè li trè apwopriye pou deteksyon an nan materyèl kristal amann ak amorphe.

g. Objè ki anba etid la kapab yon kondiktè, semi-conducteurs oswa izolan, e echantiyon an ka yon materyèl cristalline oswa amorphe, yon fim mens oswa yon kouch sifas nan yon solid, oswa yon poud, yon patikil ultra-fin, oswa menm yon solisyon nan frizè. .

a. Li pa posib pou mezire gaz ak likid mwens gluan.

b. Se sèlman yon kantite limite nan nwayo gen la Efè Mössbauer, eleman komen yo se Fe, Sn, ak Sb.

c. Anpil eksperyans yo dwe fèt nan tanperati ki ba oswa nan kondisyon ak sous preparasyon.

espektroskopi Mössbauer pèmèt chèchè yo analize estrikti eleman yo atravè chanjman izomè, divize moman kwadwòp, ak divize ipèrfin mayetik pou analize eleman estriktirèl nwayo atomik yo.

Chanjman izomè yo ka bay enfòmasyon sou lyezon chimik, eta valans, ak gwoup kowòdinasyon. Lè anviwònman nwayo yo nan sous ensidan an ak absòbe diferan, yon diferans enèji ant absòbe a ak sous la rive, ki rele chanjman omojèn anòmal la, ki endike kòm δ oswa IS.

Deplasman omojèn anòmal la depann sitou sou dansite chaj elèktron nan pozisyon nikleyè a, ki gen rapò ak eta appariement elèktron alantou nwayo a. Mössbauer atòm. δ ka pozitif oswa negatif, ak yon δ pozitif endike ke dansite chaj elèktron nan nwayo a soti nan sous radyo-aktif la nan absòbe a ap ogmante epi volim nwayo a ap diminye, ak vis vèrsa. Si eta a chimik nan ki la Atòm Mössbauer yo nan sous la ensidan se egzakteman menm jan ak absòbe a, chanjman nan chimik se zewo. Lè a Atòm spectre Mössbauer yo nan diferan eta valans ak diferan eta vire, gen nan prensip diferan chanjman chimik.

Efè espektroskopi Musburger gen absòpsyon sonorite sèlman pou nwayo espesifik, kidonk tès la vize epi li pa entèfere ak lòt eleman. Senplisite ak rezolisyon segondè ak sansiblite nan espektroskopi Musburger fè li yon zouti tès nondestructive ki kapab bay yon pakèt enfòmasyon fizikochimik ansanm. Kòm yon rezilta, li ka lajman itilize nan aplikasyon eleman espesifik. Se efè a Musburger jeneralman afekte pa anviwònman an ekstranikleyè nan seri a nan 2 nm ak Se poutèt sa tou se trè apwopriye pou deteksyon an nan materyèl kristal amann ak amorphe. Objè etid la kapab yon kondiktè, semi-kondiktè oswa izolan, yon materyèl cristalline oswa amorphe, oswa yon poud oswa yon patikil ultrafin. Kounye a, espektroskopi Musburger te byen etabli pou karakterizasyon espès fè.

Nan dènye ane yo, plizyè chèchè etidye katalis ki gen Fe yo te kòmanse sèvi ak espektroskopi Musburger pou karakterize anviwònman kowòdinasyon Fe nan Fe nan nanomateryèl, ki bay yon baz eksperimantal pou wòl Fe nan katalis. Yo te eseye karakterize chanjman yo nan espès fè nan materyèl katalitik pandan pwosesis elektwochimik lè l sèvi avèk tès spèktroskopi Musburger in situ pou endike sous aktivite yo. Depi koleksyon siyal la nan spectre Musburger mande pou yon sèten kantite absòpsyon pa materyèl la anba tès yo jwenn yon siyal enpòtan. Pou fè natirèl, abondans natirèl 57Fe ki ka pwodwi yon siyal spectre Musburger se sèlman apeprè 0.04%, epi pou materyèl elèktrokatalitik fè-kabòn, ki deja piti nan kontni fè, kantite 57Fe natirèlman genyen se menm pi piti epi li pa ase. pou tès eksperimantal. Se poutèt sa, yo dwe itilize izotòp 57Fe pou prepare materyèl katalitik pou fè tès. Anplis de sa nan preparasyon an nan materyèl tès ki rich nan izotòp 57Fe, efè a febli nan kouch akeuz la sou reyon γ pandan tès la dwe pran an kont. Se poutèt sa, selil elektwolitik espesyal yo dwe fèt pou gen kouch dlo ki pi mens posib nan fenèt tès la pou satisfè egzijans tès yo pou kondisyon tès electrochemical in situ pou espektroskopi Musburger.

Katripol moman divize bay estrikti a ak pwopriyete kle, molekil ak elektwon. Lè gradyan jaden elektrik la pa zewo ak distribisyon chaj nwayo a pa esferik simetrik, gen yon moman quadripol elektrik. Entèraksyon quadrupole elektrik yo pèmèt eliminasyon pasyèl nivo enèji senp yo, kidonk divize ipèrfin la. Divizyon kwadwòp Fe a pwodui yon imaj yon pik doub nan spectre Mu a, epi paramèt distans ant pik doub nan spectre Mu a endike pa ∆Q oswa QS.

Enèji nikleyè ak kwadripol divize
(57 Nivo enèji absòbe Fe / Pik bimodal ki koresponn nan spectre Musburger ak divize moman kat nivo)

Gen souvan yon jaden mayetik ki fòme pa elektwon deyò nwayo a ki ka lakòz plis divize nivo enèji nikleyè yo, ke yo rele tou efè Seeman nikleyè. Jan yo montre nan figi a,57 elektwon ki ozalantou atòm Fe a jenere yon jaden mayetik, ak nivo enèji nan nwayo Fe a pral divize pou pèmèt pou sis kwasans nikleyè posib epi pwodui yon spectre sis pik. Pozisyon sis pik yo ak paramèt Hf yo reflete divize ipèrfin nivo enèji nikleyè yo.

Hyperfine divize 57Fe eksite ak tè eta yo
(Schéma reprezantasyon nan pik sis-pliye nan fann mayetik hyperfine nan nivo enèji absòbe 57Fe / spectre Musburger ki koresponn lan)

Si ou enterese nan nou an espektroskopi Mössbauer oswa ou gen nenpòt kesyon, tanpri ekri yon imèl bay [imèl pwoteje], nou pral reponn ou pi vit ke posib.